ارزیابی احتمالاتی آسیب‌پذیری لرزه‌ای زیر ساخت‌های شبکه حمل و نقل با تأکید بر پل‌های عرشه جعبه‌ای بتن آرمه مستقیم و قوسی تحت تحریکات چندگانه

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران

2 دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایران

چکیده

تحریکات ناشی ازیک زلزله ممکن است به طور قابل توجهی حتی در فواصل کم مکانی، به اندازه طول برخی سازه­ها در شبکه حمل و نقل، دچار تغییراتی شوند. این امر ناشی از ناهمگنی و عدم انسجام محیط خاک، اثرات عبور موج زلزله و بازتاب و شکست موج در عبور از محیط­های با سختی­های متفاوت خاک است. در نتیجه انتظار می­رود ارزیابی رفتار لرزه­ای سازه­های طویل مانند پل­ها و برخی سد­ها به شدت تحت تأثیر تغییرات ناشی از حرکت موج زلزله در امتداد طول سازه باشد. در این مقاله برای بررسی تأثیر این موضوع بر آسیب پذیری لرزه ای پل ها، تحلیل شکنندگی با لحاظ تحریک غیریکنواخت ناشی از زلزله در پایه­های پل انجام شده است. برای دستیابی به این هدف، 70 پل قوسی عرشه جعبه ای بتن آرمه، با لحاظ عدم قطعیت­های هندسی، در نرم افزار اجزا محدود OpenSEES مدلسازی شده و در دو سناریوی مختلف تحت تحریکات یکنواخت و چندگانه تحلیل تاریخچه زمانی شده اند. نتایج نشان می­دهند میانه شکنندگی این دسته از پل­ها با کاهش شعاع عرشه، به میزان بیش از 50 درصد (بسته به سطح آسیب و شعاع عرشه) افزایش می­یابد و همچنین با لحاظ تحریکات غیر یکنواخت، آسیب پذیری اجزا و سیستم پل تا بیش از 10 درصد بیشتر از حالت اعمال تحریکات یکنواخت ارزیابی می­شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Probabilistic Seismic Assessment of Transportation Infrastructures Emphasizing on Box-Girder Concrete Bridges Considering Multi-Support Excitation

نویسندگان [English]

  • Mohsen Ali Shayanfar 1
  • Asad-Allah Abbasloo 1
  • Hossein Pahlavan 2
  • Mohammadali BArkhordari 1
1 Department of Civil Engineering, Iran University of Science and Technology, Tehran, Iran
2 Department of Civil Engineering, Shahroud University of Science and Technology, Shahroud, Iran
چکیده [English]

Earthquake ground motions may vary significantly at multiple supports of long structures such as highway bridges and dams, due to the incoherence, wave-passage, and site-response effects. Therefore, it is expected that seismic behavior of this type of structures would be strongly affected by the changes caused by the motion of the earthquake along the length of the structure. To investigate the seismic vulnerability of these bridges, fragility analysis is performed using spatially variable ground motions. To achieve this aim, this study chooses a set of 70 box-girder bridges considering mechanical and geometrical uncertainties and creates a numerical model of the bridges in OpenSEES software, which can account for the inelastic response of its multiple components. These models are assessed using two scenario of applying the ground motion, uniform and multi-support excitation. The results show that the fragility of these bridges increases with decreasing deck radius by more than 50% (depending on damage level and deck radius) and also with non-flexibility considerations, component vulnerability and bridge system more than 10% is more than a uniform excitation.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Seismic Assessment
  • Transportation infrastructures
  • Box-Girder bridge
  • Multisupport Excitation
  • Fragility

مراجع

- پهلوان، حسین (1394) " توسعه منحنی های شکنندگی لرزه ای برای پل های قوسی شکل عرشه باکس بتن آرمه" پایان نامه دکتری، دانشگاه علم و صنعت ایران.
- ذاکری، بهزاد (1392) "بررسی آسیب­پذیری پل­های بتنی مورب مقاوم سازه شده با استفاده از روش­های احتمالاتی" پایان نامه دکتری، دانشگاه علم و صنعت ایران.
- عابدینی، محمد جواد (1392) "بررسی آسیب­پذیری لرزه­ای پل­های قوسی بتنی چند قابی با استفاده از منحنی­های شکنندگی" پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه علم و صنعت ایران.
-Abbasi, M., Zakeri, B. and Ghodrati Amiri, Gh. (2015) "Probabilistic Seismic Assessment of Multiframe Concrete Box-Girder Bridges with Unequal-Height Piers", Journal of Performance of Constructed Facilities, Vol. 30, No. 2, pp. 04015016-1-9.
-Adanur, S., Altunisik, A. C., Soyluk, K., Bayraktar, A. and Dumanoglu, A. (2016) "Multiple-support seismic response of Bosporus Suspension Bridge for various random vibration methodsPiers", Journal of Case Study in Structural Engineering, Vol. 5, No. 1, pp.54-67.
-Baker, J. W., Ling, T., Shahi, S. K. and Jayaram, N. (2011) "New Ground Motion Selection Procedures and Selected Motions for the PEER Transportation Research Program", Pacific Earthquake Engineering Research Center, University of California Berkeley, CA.
 
-Choi, E. (2002) "Seismic analysis and retrofit of mid-America bridge", Ph.D. thesis, Georgia Institute of Technology, Atlanta.
-Cornell, C. A., Jalayer, F., Hamburger, R. O. and Foutch, D. A. (2002) "Probabilistic basis for 2000 SAC Federal Emergency Management Agency steel moment frame guidelines", Journal of Structural Engineering, Vol. 128, No. 4, pp. 526–533.
-Ellingwood, B. and Hwang, H. (1985) "Probabilistic descriptions of resistance of safety related structures in nuclear plants", Nuclear Engineering and Design, Vol. 88, No. 2, pp. 169–178.
-Falamarz-Sheikhabadi, M. R. and Zerva A. (2016) "Analytical Seismic Assessment of a Tall LongSpan Curved Reinforced-Concrete Bridge. Part II: Structural Response" Journal of Earthquake Engineering, Vol. 21, No. 8, pp. 1335-1364.
-HAZUS (2003), MH MR4 technical manual: Multi-hazard loss estimation methodology earthquake model, Department of Homeland Security Emergency Preparedness and Response Directorate, FEMA Mitigation Div., Washington, DC.
 
-Jeon, J. S., DesRoches, R., Kim, T. and Choi, E. (2016) "Geometric parameters affecting seismic fragilities of curved multi-frame concrete box-girder bridges with integral abutments", Published in Journal of Engineering Structures, Vol. 122, pp.121-143
-Jeon, J. S., Shafieezadeh, A. and DesRoches, R. (2015) "System Fragility Curves for a Long Multi-Frame Bridge under Differential Support Motions", 12th International Conference on Applications of Statistics and Probability in Civil Engineering, ICASP12 Vancouver, Canada: 12-15 July 2015.
-Khanmohammadi, M., Abbasloo, A. and Valadi, E. (2016) "Enhancing shear strength of cap beam–column joints in existing multicolumn bent bridges using an innovative method", Published in Journal Bridge Engineering, Vol. 21, No. 12, pp.1-14
-Liao, S. and Zerva, A. (2006) "Physically compliant, conditionally simulated spatially variable seismic ground motions for performance-based design", Earthquake Engineering Structural Dynamics, Vol. 35, pp. 891–919.
-Loh, C.H. and Yeh, Y.T. (1988) "Spatial variation and stochastic modeling of seismic differential ground movement", Journal of Earthquake Engineering Structural Dynamics, Vol. 16, No. 4, pp. 583–596.
 
-Mangalathu, S., Choi, E., Park, H.C. and Jeon, J.S. (2018) "Probabilistic Seismic Vulnerability Assessment of Horizontally Curved Concrete Bridges in California", Journal of Performance of Constructed Facilities, Vol. 32, No. 6, pp. 04018080-1-11.
 
-Mangalathu, S., Jeon, J.S. and Jiang J. (2019) "Probabilistic Seismic Vulnerability Assessment of Horizontally Curved Concrete Bridges in California", Journal of Bridge Engineering, Vol. 24, No. 1, pp. 04015016-1-11.
-NBI (National Bridge Inventory) (2010) "National bridge inventory data ", U.S. Dept. of Transportation, Federal Highway Administration, Washington, DC
-Pahlavan, H., Zakeri, B., Ghodrati Amiri, Gh. and Shayanfar, M. (2014) "Probabilistic Vulnerability Assessment of Horizontally Curved Multiframe RC Box-Girder Highway Bridges", Journal of Performance of Constructed Facilities, Vol. 30, No. 3, pp. 04015038-1-12
-Padgett, J. E. (2007) "Seismic vulnerability assessment of retrofitted bridges using probabilistic methods" Ph.D. thesis, Georgia Institute of Technology, Atlanta.
 
-Padgett, J. E., Nielson, B. G. and DesRoches, R. (2008) "Selection of optimal intensity measures in probabilistic seismic demand models of highway bridge portfolios", Journal of Earthquake Engineering and Structural Dynamics, Vol. 37, No. 5, pp. 711-725.
-Ramanathan, N.K. (2012) "Next generation seismic fragility curves for California bridges incorporating the evolution in seismic design philosophy", Ph.D. thesis, Georgia Institute of Technology, Atlanta.

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 15 مهر 1397
  • تاریخ بازنگری: 09 اسفند 1397
  • تاریخ پذیرش: 11 اسفند 1397

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار